контрольная. Потери нефти и нефтепродуктов
 Скачать 118.06 Kb.
|
|
Испаряемость дизельных топлив. Испарение топлива начинается сразу после впрыска его в камеру сгорания и продолжается до сгорания последних порций топлива. Процессы испарения и смесеобразования в дизеле зависят от таких свойств топлива, как вязкость, плотность, фракционный состав, давления насыщенных паров, поверхностного натяжения, способность паров топлива диффундировать в окружающую среду, скрытая теплота испарения и теплоемкость. Необходимо отметить, что увеличение вязкости ДТ ведет к укрупнению капель в факеле, ухудшению распыливания и испарения, уменьшение вязкости также уменьшает смесеобразование. Поскольку мелкие капли образуют укороченный факел вследствие чего весь объем камеры сгорания не используется. Плотность ДТ влияет примерно также как и вязкость. Обычно плотность ДТ находится в пределах от 820 до 860 кг/м3. Фракционный состав оценивают также как и фракционный состав бензинов. Однако имеются некоторые отличия. В настоящее время в связи с ростом потребности в ДТ активно изучаются вопросы расширения ресурсов ДТ за счет изменения их фракционного состава. Это осуществляется двумя методами: 1.Понижение начала температуры кипения до 80-60 градусов. Это достигается смешением примерно 40% бензиновых фракций с 60% стандартного ДТ. Себестоимость такого топлива на 20-25% меньше себестоимости бензинов и на 15-20% уменьшает себестоимость гидроочищенного ДТ. Гидроочистка – водород. 2. Увеличение температуры конца кипения. Такие ДТ называются утяжеленными. За счет увеличения температуры конца кипения можно увеличить ресурсы ДТ на 3-4%. Таким образом при значительной дизелизации автопарка весьма перспективно использование единого ДТ с температурой начала кипения 60-80 градусов и температурой выкипания 90% пробы = 360 градусов. Все ДТ вырабатываемые промышленностью очень близки по значению поверхностного натяжения, коэффициенту диффузии и теплоемкости и ряду других показателей. Испаряемость реактивных топлив. Испаряемость топлив для ВРД обуславливает их пуск, полноту и стабильность сгорания ТВС, надежную работу системы питания, малые потери топлива от испарения. ВРД использует топливо трех типов, которые различны по испаряемости: Керосины с пределом выкипания от 150 до 280 градусов (ТС1, Т1, РТ). Смесь бензина и керосина с пределом выкипания от 60 до 280 градусов ( Т2). Утяжеленная керосино-газойлевая фракция с пределом выкипания от 195-315 градусов (Т6). На процесс смесеобразования в ВРД влияет фракционный состав и давления насыщенных паров. Чем легче топливо и выше давление насыщенных паров, тем быстрее оно испаряется и обеспечивает хорошее смесеобразование. Кроме того, чем больше в топливе легких фракций, тем лучше его пусковые свойства. Однако при работе ВРД на легком топливе в системе питания летательного аппарата могут образоваться паровые пробки и могут наблюдаться значительные потери легких топлив из топливных баков при низких давлениях. Воспламеняемость и горючесть бензинов. Нормальное и детонационное горение. Во время горения образуются промежуточно-активные соединения (они и вопламеняются). Горение нормально, когда оно без детонации, детонационное горение – ненормально. Возникновение детонации в двигателе зависит от химического состава топлива. Если для формирования топливно-воздушной смеси используют бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не дающие при высоких температурах количества активных промежуточных соединений и имеющие значительный период задержки воспламенения, то в последних порциях топлива не происходит самовоспламенения и сгорание ТВС заканчивается нормально. Детонационная стойкость и октановое число. Детонационная стойкость бензинов зависит от их углеводородного состава. Это стойкость углеводородов к химическим изменениям в паровой фазе в условиях камеры сгорания двигателя. Углеводороды в составе товарного бензина различаются детонационной стойкостью . Мерой детонационной стойкости бензина является октановое число, оно численно равно содержанию изооктана, выраженному в %в эталонной смеси с гептаном, который по детонационной стойкости в условиях одноцилиндрового стандартного двигателя эквивалентно испытуемому бензину. В лаборатории сжигают при том же сжатии, как и в стандартных условиях. Двигатель может работать в двух режимах. Детонационная стойкость оценивается при помощи установки УИТ-65. Определение октановых чисел на этой установке ведут в двух режимах: Жесткий ( с частотой вращения колен вала 900 об/мин) – моторный метод. А-95. Мягкий ( частота вращения – 600 об/мин) – исследовательский метод, тогда АИ-95. Октановое число бензина, полученное по исследовательскому методу обычно больше октанового числа, полученного по моторному методу. Разница в октановых числах называется чувствительностью. Она зависит от состава бензина. Моторный метод характеризует загородную езду. Детонационная стойкость авиационных бензинов обозначается дробью в числителе октановое число на бедной смеси, в знаменателе сорность на богатой смеси в условиях наддува. Сортность – возможное увеличение мощности двигателя в % при переводе стандартного одноцилиндрового двигателя с технического изооктана на данный бензин за счет увеличения наддува при той степени сжатия в условиях отсутствия детонации. Бедная/богатая в зависимости от насыщения воздухом. Наддув – принудительная закачка воздуха в КС. Требования к детонационной стойкости бензина. Детонационная стойкость в большой степени зависит от степени сжатия и диаметра рабочего цилиндра. ОЧ = 225.4 -413/е+0.183Д, где оч-октановое число, е –степень сжатия двигателя, Д-диаметр рабочего цилиндра. С повышением степени сжатия улучшаются технико-экономические показатели двигателя. Развитие автомобильного строения всегда шли по увеличению степени сжатия двигателя. Необходимо отметить, что обеспечение полного соответсвия между требованиями двигателя строения и детонационной стойкости бензина особенно актуально в случае применения высокооктановых бензинов, так как стоимость каждой дополнительной октановой единицы резко возрастает с повышением общего уровня детонационной стойкости бензина. Было выявлено, что целесообразна степень сжатия 8,5-9, следовательно, октановое число 91-93. В перспективе возможно изобретение двигателей со степенью сжатия 8,5 с бензином, у которого октановое число 91-93. В последние годы было выявлено новое требование к качеству высокооктановых бензинов. Это равномерное распределение октановых чисел по фракциям бензина. Это имеет важное значение для обеспечения нормальной работы двигателя при переменных режимах (при разгоне). Пути повышения детонационной стойкости бензинов. Высокая детонационная стойкость товарных бензинов может достигаться тремя основными способами: Использование в качестве базовых бензинов наиболее высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти или увеличения их доли в товарных бензинах. Использование высокооктановых компонентов, вовлекаемых в товарные бензины. В низкооктановые бензины добавляют высокооктановые компоненты, сделовательно, повышение общей, но испаряются в первуб очередь именно высокооктановые. Применение антидетонационных присадок. Бензины прямой перегонки нефти имеют низкую детонационную стойкость. Их ОЧ=40-50. Лишь только отдельные нефти, обеспечивают получение прямогонных бензинов с ОЧ=70. ОЧ зависит от сырья. Бензины прямой перегонки в любом количестве могут использоваться в приготовлении низкооктановых бензинов. Бензины термического крекинга обычно имеют высокие октановые числа в пределах 65-70 в зависимости от качества нефти и температурного режима крекинга. Бензины каталитического крекинга более детонационно стойкие, чем бензины термического крекинга. Такие бензины обычно используют для приготовления высокооктановых товарных бензинов. В пределах каталитическогореформинга получают бензины с высокой детонационной стойкостью с ОЧ больше 70. Для улучшения тех или иных характеристик базовых или иных бензинов применяют высокооктановые компоненты: изобутановая фракция ОЧ-101; полимербензин ОЧ=100; толуол ОЧ-115. Детонационная стойкость смеси различных компонентов не носит аддитивный характер. Каждый компонент имеет свою смесительную характеристику или как говорят ОЧ смешения. Для данного компонента это число смешения непостоянно и зависит от массы введенного компонента, состава базового бензина и присутствия других компонентов. Применение антидетонационных присадок и кислородсодержащих компонентов. Наиболее эффективным и экономически выгодным способом повышения детонационной стойкости бензина является введение антидетонационных присадок (антидетонаторов). В промышленном масштабе применяют тетраэтилосвинец и тетраметилсвинец. Эти вещества взаимодействуют с промежуточными соединениями, образуя малоактивные продукты окисления и оксид свинца. Кроме антидетонаторов в топливо добавляется топливовыноситель, который способствует образованию летучих соединений свинца с низкой температурой плавления. Смесь антидетонатора с выносителем называется этиловой жидкостью. В состав этиловой жидкости входит красящее вещество. Свойство бензинов в той или иной мере повышать детонационную стойкость при добавлении антидетонаторов называется приемистостью бензинов. Среди бензинов наибольшей приемистостью обладают бензины прямой перегонки. В последние годы возрос интерес к использованию некоторых кислородсодержащих соединений в качестве высокооктановых компонентов: спирты, эфиры и смеси. Спирты характеризуются высокооктановой детонационной стойкостью, хорошей испаряемостью и образуют минимальный нагар, основной недостаток – низкая теплота сгорания. Наиболее перспективным является метанол. Он хорошо перемешивается с бензином, но малейшее попадание воды ведет к расслоению. В последние годы активные работы по использованию метанола как одного из основных компонентов товарных автобензинов. Воспламенение и горючесть ДТ. Опрееление воспламеняемости ДТ осуществляется на специальной установке и заключается в сравнении испытуемого образца топлива с эталонным, воспламеняемость которого известна. С этой целью используют смесь цетана и метилнафталина. Воспламеняемость цетана принимается за 100 единиц, а метилнафталина – 0. Содержание цетана в эталонной смеси принимается за цетановое число испытываемого топлива. Увеличение цетанового числа ведет к уменьшению периода задержки воспламенения. В связи с этим товарные ДТ имеют цетановые числа от 40 до 50, так как применение ДТ с цетановыми числами менее 40 ведет к жесткой работе двигателя, а использование ДТ с цетановым числом больше 50 увеличивает удельный расход топлива вследствие снижения полноты сгорания топливно-воздушной смеси. При рассмотрении влияния углеводородного состава на цетановое число ДТ можно сделать вывод, что углеводороды имеющие высокие цетановые числа обладают низкой детанационной стойкостью. На этом основании выведена эмпирическая формула зависимостицетанового числа от октанового числа из анализа которой следует практический вывод, что добавление в ДТ бензиновых фракций ведет к снижению цетановогочисла. Для повышения цетанового числа ДТ используют специальные присадки. Воспламеняемость топлив для воздушно-реактивных двигателей. Процесс горения топлива происходит непрерывно в потоке быстро движущегося воздуха, в начале топливо-воздушная смесь воспламеняется от внешнего источника, а затем горение происходит либо за счет горящего факела, либо за счет самовоспламенения. Чем больше топлива сгорает в результате самовоспламенения, тем выше скорость и полнота сгорания топливо-воздушной смеси. Важнейшим показателем качества сгорания топливо-воздушной смеси является стабильность процессов горения и отсутствие срывов пламени. В зоне горения топливно-воздушной смеси формируются такие условия, чтобы скорость распространения фронта пламени была максимальной. Наибольшая скорость распространения фронта горения характерно для топливно-воздушной смеси, у которой коэффициент избытка воздуха от 0.8 до 1. Предельное значение коэффициента избытка воздуха зависит в основном от химического состава НП. Товарные ДТ одной марки, но полученные из различных нефтей мало отличаются друг от друга по всем характеристикам воспламеняемости и горючести. Прокачиваемость бензинов. Товарные бензины всех марок имеют малую вязкость и очень пологую вязкостно-температурную кривую. Бензины хорошо прокачиваются при низких температурах, их температура застывания ниже – 60 градусов цельсия. Прокачиваемость ДТ. Низко-температурные свойства ДТ. Вязкость ДТ должна быть такой, чтобы обеспечивать минимальноеподтекание топлива через зазоры и смазку топливного насоса. Особое внимание обращается на низко-температурные свойства ДТ. Основные нарушение в системе подачи ДТ в двигателе при низких температурах связано с температурами помутнения и застывания топлива. В отличие от бензина в составе ДТ может быть значительное количество углеводородов с высокой температурой кристаллизации. Это в первую очередь предельные углеводороды парафинового ряда. Предельная температура фильтруемости ДТ обычно ниже температуры помутнения, но выше температуры застывания. Улучшение низко-температурных свойств ДТ достигается обычно двумя способами: Удаление из ДТ углеводородов с высокой температурой кристаллизации. Эта технология может применяться только на НПЗ. Удалению подвергаются предельные углеводороды парафинового ряда. Добавление в ДТ депрессорных присадок. Эти присадки существенно снижают температуру застывания, предельную температуру фильтруемости, но практически не меняют температуру помутнения. Прокачиваемость топлив для воздушно-реактивных двигателей. При фильтровании топлив для реактивных двигателей как на земле, так и в полете возможно нарушение прокачиваемости из-за выпадения кристаллов льда и углеводородов, а также вследствие чрезмерного загрязнения топлив механическими примесями. При полетах на больших высотах особенно при использовании топлив широкого фракционного состава возможно образование паровых пробок в топливной системе двигателя вследствие низкого барометрического давления. В РФ длительное время сохранялась норма в соответствие с которой температура начала кристаллизации реактивных топлив должна быть не выше – 60 градусов Цельсия. Это требование выполнялось за счет подбора для переработки соответствующих нефтей, либо за счет снижения температуры конца кипения топлив. Однако широкое распространение ВРД выдвинуло задачу расширение ресурсов топлив для ВРД, кроме того оказалось, что ресурсы в значительной мере зависят от требований температуры начала кристаллизации. Исследования, проведенные зарубежными специалистами, уже на протяжении длительного времени позволили вырабатывать топлива с температурой начала кипения не выше – 40 градусов Цельсия для авиации США, Франции и других развитых стран. В нашей стране была проведена работа и создано реактивное топливо марки Т-8 с температурой начала кристаллизации не выше – 55 градусов Цельсия. Подобный факт говорит о том, что отечественные марки реактивных топлив могут обеспечить применение реактивного топлива даже в самых неблагоприятных условиях Дальнего Востока и крайнего севера. Прокачиваемость реактивных топлив при низких температурах может нарушиться в результате замерзания воды, находящейся в топливе. Для борьбы с этим явлением могут использоваться конструктивные меры, такие как подогрев топлива, подогрев фильтров и физико-химические способы, которые заключаются в введение в реактивное топливо специальных антиводокристраллизующих присадок. |